Abstract Across a species range, multiple sources of environmental heterogeneity, at both small and large scales, create complex landscapes of selection, which may challenge adaptation, particularly when gene flow is high. One key to multidimensional adaptation may reside in the heterogeneity of recombination along the genome. Structural variants, like chromosomal inversions, reduce recombination, increasing linkage disequilibrium among loci at a potentially massive scale. In this study, we examined how chromosomal inversions shape genetic variation across a species range, and ask how their contribution to adaptation in the face of gene flow varies across geographic scales. We sampled the seaweed fly Coelopa frigida along a bioclimatic gradient stretching across 10° of latitude, a salinity gradient and a range of heterogeneous, patchy habitats. We generated a chromosome-level genome assembly to analyse 1,446 low-coverage whole genomes collected along those gradients. We found several large non-recombining genomic regions, including putative inversions. In contrast to the collinear regions, inversions and low recombining regions differentiated populations more strongly, either along an ecogeographic cline or at a fine-grained scale. These genomic regions were associated with environmental factors and adaptive phenotypes, albeit with contrasting patterns. Altogether, our results highlight the importance of recombination in shaping adaptation to environmental heterogeneity at local and large scales.

We introduce a probabilistic model for estimation of sample index-hopping rate in multiplexed droplet-based single-cell RNA sequencing data and for inference of the true sample of origin of the hopped reads. Across the datasets we analyzed, we estimate the sample index hopping probability to range between 0.003–0.009, a small number that counter-intuitively gives rise to a large fraction of ‘phantom molecules’ – as high as 85% in a given sample. We demonstrate that our model-based approach can correct for this artifact by accurately purging the majority of phantom molecules from the data. Code and reproducible analysis notebooks are available at .Structure [Section 1][1] provides a concise summary of the paper. [Section 2][2] provides a brief historical and technical overview of the phenomenon of sample index hopping and an explanation of related concepts. The three sections that follow describe the statistical modeling approach and correspond to the following three goals. (1) Building a generative model that probabilistically describes the phenomenon of sample index hopping of multiplexed sample reads ([Section 3][3]). (2) Estimating the index hopping rate from empirical experimental data ([Section 4][4]). (3) Correcting for the effects of sample index hopping through a principled probabilistic procedure that reassigns reads to their true sample of origin and discards predicted phantom molecules by optimally minimizing the false positive rate ([Section 5][5]). Next, [Section 6][6] details the results of the analyses performed on empirical and experimental validation datasets. The Supplementary Notes consists of three sections: (1) Mathematical Derivations, (2) Overview of Computational Workflow, (3) Method’s Limitations. [1]: #sec-2 [2]: #sec-3 [3]: #sec-17 [4]: #sec-34 [5]: #sec-40 [6]: #sec-46

To assess the performance of the Oxford Nanopore Technologies MinION sequencing platform, cDNAs from the External RNA Controls Consortium (ERCC) RNA Spike-In mix were sequenced. This mix mimics mammalian mRNA species and consists of 92 polyadenylated transcripts with known concentration. cDNA libraries were generated using a template switching protocol to facilitate the direct comparison between different sequencing platforms. The MinION performance was assessed for its ability to sequence the cDNAs directly with good accuracy in terms of abundance and full length. The abundance of the ERCC cDNA molecules sequenced by MinION agreed with their expected concentration. No length or GC content bias was observed. The majority of cDNAs were sequenced as full length. Additionally, a complex cDNA population derived from a human HEK-293 cell line was sequenced on an Illumina HiSeq 2500, PacBio RS II and ONT MinION platforms. We observed that there was a good agreement in the measured cDNA abundance between PacBio RS II and ONT MinION (r spearman=0.57, fragments with length more than 700bp) and between Illumina HiSeq 2500 and ONT MinION (r spearman=0.61). This indicates that the ONT MinION can sequence quantitatively both long and short full length cDNA molecules.

Abstract Mass releases of sterilized male insects, in the frame of sterile insect technique programs, have helped suppress insect pest populations since the 1950s. In the major horticultural pests Bactrocera dorsalis, Ceratitis capitata , and Zeugodacus cucurbitae , a key phenotype white pupae (wp) has been used for decades to selectively remove females before releases, yet the gene responsible remained unknown. Here we use classical and modern genetic approaches to identify and functionally characterize causal wp − mutations in these distantly related fruit fly species. We find that the wp phenotype is produced by parallel mutations in a single, conserved gene. CRISPR/Cas9-mediated knockout of the wp gene leads to the rapid generation of novel white pupae strains in C. capitata and B. tryoni . The conserved phenotype and independent nature of the wp − mutations suggest that this technique can provide a generic approach to produce sexing strains in other major medical and agricultural insect pests.

Esophageal adenocarcinoma arises from Barrett's esophagus, a precancerous metaplastic replacement of squamous by columnar epithelium in response to chronic inflammation. Multi-omics profiling, integrating single-cell transcriptomics, extracellular matrix proteomics, tissue-mechanics and spatial proteomics of 64 samples from 12 patients' paths of progression from squamous epithelium through metaplasia, dysplasia to adenocarcinoma, revealed shared and patient-specific progression characteristics. The classic metaplastic replacement of epithelial cells was paralleled by metaplastic changes in stromal cells, ECM and tissue stiffness. Strikingly, this change in tissue state at metaplasia was already accompanied by appearance of fibroblasts with characteristics of carcinoma-associated fibroblasts and of an NK cell-associated immunosuppressive microenvironment. Thus, Barrett's esophagus progresses as a coordinated multi-component system, supporting treatment paradigms that go beyond targeting cancerous cells to incorporating stromal reprogramming.

Abstract The persistence of COVID-19 is partly due to viral evolution reducing vaccine and treatment efficacy. Serial infections of Wuhan-like SARS-CoV-2 in Balb/c mice yielded mouse-adapted strains with greater infectivity and mortality. We investigated if passaging unmodified B.1.351 (Beta) and B.1.617.2 (Delta) 20 times in K18-ACE2 mice, expressing human ACE2 receptor, in a BSL-3 laboratory without selective pressures, would drive human health-relevant evolution and if evolution was lineage-dependent. Late-passage virus caused more severe disease, at organism and lung tissue scales, with late-passage Delta demonstrating antibody resistance and interferon suppression. This resistance co-occurred with a de novo spike S371F mutation, linked with both traits. S371F, an Omicron-characteristic mutation, was co-inherited at times with spike E1182G per Nanopore sequencing, existing in different quasi-species at others. Both are linked to mammalian GOLGA7 and ZDHHC5 interactions, which mediate viral-cell entry and antiviral response. This study demonstrates SARS-CoV-2’s tendency to evolve with phenotypic consequences, its evolution varying by lineage, and suggests non-dominant quasi-species contribute.

ABSTRACT Despite the commercial importance of Greenland Halibut ( Reinhardtius hippoglossoides) , important gaps still persist in our knowledge of this species, including its reproductive biology and sex determination mechanism. In this study, we combined single molecule sequencing of long reads (Pacific Sciences) with Chromatin Conformation Capture sequencing (Hi-C) data to provide the first chromosome-level genome reference for this species. The high-quality assembly encompassed more than 598 Megabases (Mb) assigned to 1 594 scaffolds (scaffold N50 = 25 Mb) with 96 % of its total length distributed among 24 chromosomes. The investigation of its syntenic relationships with other economically important flatfish species revealed a high conservation of synteny blocks among members of this phylogenetic clade. Sex determination analysis revealed that flatfishes do not escape the rule applied to other teleost fish and exhibit a high level of plasticity and turnover in sex-determination mechanisms. A whole-genome sequence analysis of 198 individuals allowed us to draw a full picture of the molecular sex determination (SD) system for Greenland Halibut, revealing that this species possesses a very nascent male heterogametic XY system, with a putative major effect of the sox2 gene, also described as the main SD driver in two other flatfishes. Interestingly, our study also suggested for the first time in flatfishes that a putative Y-autosomal fusion could be associated with a reduction of recombination typical of early steps of sex chromosome evolution.

Long-read sequencing has greatly contributed to the generation of high quality assemblies, albeit at a high cost. It is also not always clear how to combine sequencing platforms. We sequenced the genome of the olive fruit fly (Bactrocera oleae), the most important pest in the olive fruits agribusiness industry, using Illumina short-reads, mate-pairs, 10x Genomics linked-reads, Pacific Biosciences (PacBio), and Oxford Nanopore Technologies (ONT). The 10x linked-reads assembly gave the most contiguous assembly with an N50 of 2.16 Mb. Scaffolding the linked-reads assembly using long-reads from ONT gave a more contiguous assembly with scaffold N50 of 4.59 Mb. We also present the most extensive transcriptome datasets of the olive fly derived from different tissues and stages of development. Finally, we used the Chromosome Quotient method to identify Y-chromosome scaffolds and show that the long-reads based assembly generates very highly contiguous Y-chromosome assembly.